CN212540639U - 基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，包括罗氏线圈模块、积分器模块、隔直放大模块和电压抬升模块，实时监控断路器测量线路的电流，提供两路电流输出，一路送给电能芯片测量输出，得到准确的电流值；另一路送至单片机保护输出，实施保护和录波，观察故障电流波形。本实用新型的优点是能大大提高电流测量精度，同时也提高了保护电流的精度。

Description

基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电流传感器，特别涉及一种基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器。

背景技术

断路器具有多种保护功能，如过载、短路、欠电压保护，还具有动作值可调、分断能力高、操作方便、安全优点，被广泛应用。电子式断路器功能更齐全，动作更准确，极易实现分布式的电流控制。很多场合下电流需要监控，得到实时的电流值，并获得更多地分析数据，而且需要被监控的最大电流是额定电流的10倍以上，电流传感器的体积非常庞大，增加了成本和***集成难度。若能将监控和保护都做到断路器里面，带来的经济效益显而易见。

罗氏线圈是将导线均匀缠绕在大小均匀的非铁磁性结构之上，通过绕线线圈感应电动势，其输出信号是对被测电流的微分电压信号，需要通过积分器才能还原成被测信号，其具有体积小、不易饱和的特点，能够在占用极小空间的条件下实现超大电流值的测量。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种测量精度高的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，包括

罗氏线圈模块：输出信号是被测电流的微分电压信号；

积分器模块：将微分电压信号转换为被测电流的电压信号；

隔直放大模块：将积分器模块的电压信号滤除直流，再放大；

电压抬升模块：将负电压信号抬升后，进入单片机ADC采集；

实时监控断路器测量线路的电流，提供两路电流输出， 一路送给电能芯片测量输出，得到准确的电流值；另一路送至单片机保护输出，实施保护和录波，观察故障电流波形。

所述隔直放大模块设有两组，分别对应测量输出和保护输出。所述隔直放大模块设有电容电阻组成的隔直电路，积分器模块输出的信号经隔直电路到同相放大器的同相端，形成跟随放大器，输出信号经可调电阻调节，校准输出精度。

所述电压抬升模块应用于保护输出的末端，为一个差分放大电路。

所述积分器模块设有两组，分别对应测量输出和保护输出，应用不同的积分时间系数，得到不同的输出变比值，分别进入电能芯片和单片机采集。

所述积分器模块置于罗氏线圈和隔直放大模块之间，罗氏线圈两个输出端一端接地，一端分别与积分器模块运放的反相输入端通过积分电阻相连，积分电容连接运放的反相输入端和输出端，积分电阻和积分电容形成积分时间系数，得到不同的输出变比值。

所述罗氏线圈模块为精密罗氏线圈，其位置误差小于1%，防止导***置的不同产生较大误差。

本实用新型的优越功效在于：

1）本实用新型在断路器中植入测量电路，将原来需要传统电流传感器完成的功能整合到断路器中，配合电能芯片，得到电能、功率、功率因数等参数，提高了集成度，丰富了断路器的功能；

2）本实用新型用两组积分器模块对应一组罗氏线圈模块，是本实用新型的创新之处，因为原本断路器中包含了一个空心线圈，只进行简单地放大比较，仅用于保护，精度非常差，引入了积分器模块和电能芯片之后，能大大提高电流测量精度，同时也提高了保护电流的精度；

3）本实用新型具有录波功能，在发生异常时提供详细的波形参考，进一步扩展了断路器的功能，为细致监控线路电流提供了条件。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的电路原理框图；

图2为本实用新型的电路图；

图中标号说明

P1—积分器模块1； P2—隔直放大模块1；

P3—积分器模块2； P4—隔直放大模块2；

P5—电压抬升模块。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

图1示出了本实用新型实施例的电路原理框图，图2示出了本实用新型实施例的电路图。如图1和图2所示，本实用新型提供了一种基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，一组罗氏线圈模块输出连接两组积分器模块，罗氏线圈模块的输出信号是被测电流的微分电压信号，积分器模块将微分电压信号转换为被测电流的电压信号，送至隔直放大模块滤除直流，再放大；如图2所示上下两路输出分别对应测量输出和保护输出，上路输出是送给电能芯片测量输出，得到准确的电能、功率、功率因数等参数；下路保护输出经电压抬升模块P5抬升1.25V之后，直接进入单片机ADC采集，实施保护和录波，在发生异常时提供详细的波形参考，观察故障电流的波形。

本实用新型包括罗氏线圈模块、积分器模块P1和P3、隔直放大模块P2和P4、及电压抬升模块P5。

所述罗氏线圈模块为精密罗氏线圈，其位置误差小于1%，防止导***置的不同产生较大误差。

所述积分器模块P1和P3是将罗氏线圈模块采用到的微分电压信号转换成为反映原电流的电压信号，其置于罗氏线圈模块和隔直放大模块之间。如图2所示，罗氏线圈模块的两个输出端一端接地，另一端分别与运放U1A和U3A的反相输入端通过积分电阻R1和R6相连，C1和C3为积分电容，分别于运放的反相输入端和输出端相连，积分电阻和积分电容共同决定每组的积分时间，从而获得不同的变比系数，R2和R7为直流增益限制电阻，限制因为运放的失调电压引起的直流增益。

所述隔直放大模块P2和P4是将积分器模块所得的电压信号滤除直流，再放大，通过调节可调电阻校准输出精度；其位于积分器模块之后。积分器模块输出信号经过电容电阻组成的隔直电路，到同相放大器的同相端，形成跟随放大器。因为前一级积分电路的失调电压引起的直流增益会使其输出信号不是位于中心点，所以需要进行隔直处理。输出信号通过可调电阻RX1、RX2调节，校准输出精度。其中：C2和R3构成测量输出通道隔直，C4和R9构成保护通道隔直，RX1、RX2分别负责两路输出的放大倍数调节。

所述电压抬升模块P5位于保护输出的末端，R10、R11、R12、R13形成一个差分放大电路，其中R10=R12，R11=R13。

图2所示的运放放大器的供电均是正负5V电压。

以上所述仅为本实用新型的优先实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：包括

罗氏线圈模块：输出信号是被测电流的微分电压信号；

积分器模块：将微分电压信号转换为被测电流的电压信号；

隔直放大模块：将积分器模块的电压信号滤除直流，再放大；

电压抬升模块：将负电压信号抬升后，进入单片机ADC采集；

实时监控断路器测量线路的电流，提供两路电流输出，一路送给电能芯片测量输出，另一路送至单片机保护输出。

2.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：所述隔直放大模块设有两组，分别对应测量输出和保护输出。

3.根据权利要求2所述的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：所述隔直放大模块设有电容电阻组成的隔直电路，积分器模块输出的信号经隔直电路到同相放大器的同相端，形成跟随放大器，输出信号经可调电阻调节，校准输出精度。

4.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：所述电压抬升模块应用于保护输出的末端，为一个差分放大电路。

5.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：所述积分器模块设有两组，分别对应测量输出和保护输出，应用不同的积分时间系数，得到不同的输出变比值，分别进入电能芯片和单片机采集。

6.根据权利要求5所述的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：所述积分器模块置于罗氏线圈和隔直放大模块之间，罗氏线圈两个输出端一端接地，一端分别与积分器模块运放的反相输入端通过积分电阻相连，积分电容连接运放的反相输入端和输出端，积分电阻和积分电容形成积分时间系数，得到不同的输出变比值。

7.根据权利要求1所述的基于罗氏线圈适用于断路器的测量和保护的电流传感器，其特征在于：所述罗氏线圈模块为精密罗氏线圈，其位置误差小于1%。

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